TWI395838B

TWI395838B - The composition used to clean the polishing pad

Info

Publication number: TWI395838B
Application number: TW97101215A
Authority: TW
Inventors: Songyuan Chang; Wen Tsai Tsai; Minghui Lu; Po Yuan Shen; Yung Chuan Chen
Original assignee: Uwiz Technology Co Ltd
Priority date: 2008-01-11
Filing date: 2008-01-11
Publication date: 2013-05-11
Also published as: TW200930841A

Description

用以清洗研磨墊之組成物

本發明係有關一種用以清洗研磨墊之組成物，主要提供該用於清洗研磨墊之組成物，不僅具有高清潔力，亦可延長研磨墊之使用壽命，更不會腐蝕晶圓之組成物。

在半導體後段製程中之化學機械研磨(Chemical Mechanical Polishing,CMP)過程裡，是於一旋轉的研磨墊上添加一預定量之研磨液，並將欲研磨之晶圓壓置在一旋轉的研磨墊上，以進行拋光。其過程中自該晶圓上所剝離出的碎屑，以及該研磨液內所含有大量的研磨粒子與各式化學助劑，皆有可能會附著於研磨墊表面，形成污染物。據了解，當污染物沾附得愈多，該研磨墊對晶圓之拋光效率就愈低，更甚者，其研磨效率將降為零，也就是喪失研磨功能而再也無法對一晶圓進行有效拋光，此時勢必得更換一新的研磨墊，就一般之作業模式，每結束一次研磨程序，人員就會利用一清洗液來清洗該研磨墊，以避免過多之污染物沾附於該研磨墊上，再使用清水來將該清洗液洗掉。

上述污染物包含有各式無機與有機物質，並經由高效能液相層折技術(high－performance liquid chromatography,HPLC)分析得知，該等有機物質包括研磨液中所含之界面活性劑，及用以避免晶圓上之金屬被腐蝕之金屬錯合劑【例如苯并三唑(benzotriazole，BTA)】等，而無機物質包含非溶解性與溶解性兩部分，非溶解性部分除了原研磨液中之研磨粒子(其成分譬如SiO₂ 、Al₂ O₃ 及CeO₂ 之外，亦包含於研磨時自晶圓脫落之物質(包括金屬、金屬氧化物、低介電材料)，溶解性部分包含有可溶性矽酸鹽與氧化劑；另外，基於實際操作所觀察到的現象以及目前已知的學理推測，BTA會與源自於晶片之銅離子及其他研磨後廢液(磨粒、錯合劑、界面活性劑…)形成概呈綠色之非溶解性錯合物，其對於研磨墊而言應亦是一污染。而若清洗液之清洗能力低，則不易將研磨墊上的污染物清除乾淨，因而需拉長晶圓研磨的時間，且研磨墊所能處理的晶圓片數亦較少。因此，該清洗液是否能有效地將上述污染物去除，攸關著該研磨墊之使用壽命。

本發明之主要目的即在提供一種用於清洗研磨墊之組成物，不僅具有高清潔力，亦可延長研磨墊之使用壽命，更不會腐蝕晶圓之組成物。

為達上揭目的，本發明之組成物係至少包含有：至少一種有機酸及其鹽類，而該組成物之pH值約為0.5~5，其中該有機酸係包括但非限於檸檬酸(citric acid)、乳酸(lactic acid)、丙二酸(malonic acid)、酒石酸(tartaric acid)、草酸(oxalic acid)、蘋果酸(malic aicd)、馬來酸(maleic aicd)、甲磺酸(methanesulfonic acid)、苯磺酸(benzenesulfonic acid)、十二烷基苯磺酸(dodecylbenzenesulfonic acid)、二乙烯三胺五乙酸(diethylenetriaminepentaacetic acid)、乙二胺四乙酸(ethylenediaminetetraacetic acid)、三甘胺酸(Nitrilotriacetic acid)、磷酸(phosphonic acid)、氨基三甲基磷酸(amino tri methylene phosphonic acid)、1－羥基亞乙基1,1－二磷酸(hydroxyethylidene 1,1－diphosphonic acid)、乙二氨四甲基膦酸(ethylene diamine tetra methylene phosphonic acid)、己二胺四甲基膦酸(hexamethylene diamine tetra methylene phosphonic acid)、氨基三亞甲基膦酸(diethylene triamine penta methylene phosphonic acid)、膦酸丁烷－三羧酸(phosphonobutane tricarboxylic acid)、過硫酸銨(ammonium persulfate)。

本發明之特點，可參閱本案圖式及實施例之詳細說明而獲得清楚地瞭解。

本發明「用以清洗研磨墊之組成物」，該清洗研磨墊之組成物包含有：至少一種有機酸及其鹽類，且該組成物之pH值約為0.5~5，該有機酸的實例包括，但非限於檸檬酸(citric acid)、乳酸(lactic acid)、丙二酸(malonic acid)、酒石酸(tartaric acid)、草酸(oxalic acid)、蘋果酸(malic aicd)、馬來酸(maleic aicd)、甲磺酸(methanesulfonic acid)、苯磺酸(benzenesulfonic acid)、十二烷基苯磺酸(dodecylbenzenesulfonic acid)、二乙烯三胺五乙酸(diethylenetriaminepentaacetic acid)、乙二胺四乙酸(ethylenediaminetetraacetic acid)、三甘胺酸(Nitrilotriacetic acid)、磷酸(phosphonic acid)、氨基三甲基磷酸(amino tri methylene phosphonic acid)、1－羥基亞乙基1,1－二磷酸(hydroxyethylidene 1,1－diphosphonic acid)、乙二氨四甲基膦酸(ethylene diamine tetra methylene phosphonic acid)、己二胺四甲基膦酸(hexamethylene diamine tetra methylene phosphonic acid)、氨基三亞甲基膦酸(diethylene triamine penta methylene phosphonic acid)、膦酸丁烷－三羧酸(phosphonobutane tricarboxylic acid)、過硫酸銨(ammonium persulfate)，該有機酸係佔組成物總重0.01至10重量%，而較佳者係為0.1至5重量%。

而該有機酸鹽類可以為鈉鹽、鉀鹽或胺鹽，該有機酸鹽類係佔組成物總重0.1至10重量%，而較佳者係為0.5至5重量%

以下係藉由特定之具體實施例進一步說明本發明之特點與功效，但非用於限制本發明之範疇。

實施例一

根據表一所列，利用對照例1至4成份所組成清洗研磨墊之組成物，進行化學研磨試驗，並比較各對照例中晶圓表面銅的移除率以及該清洗研磨墊組成物之清洗效率，其中，該對照例3係為去離子水，而對照例4係使用美國專利號第6155912號之組成物，其成份為氫氧化鉀(KOH)、過氧化氫(H₂ O₂ )、氫氧化銨(NH₄ OH)等組成之鹼性組成物。

晶圓表面清洗試驗係根據下列條件進行：晶圓類型：銅晶圓，99.995 wt%,1”φ x 0.25”T

設備：Minimet 1000 Table Polisher(Buehler)

研磨下壓力：2.55 psig

轉速：50rpm。

先將銅晶圓置於Minimet Polisher中，以銅的化學機械研磨液進行化學研磨約5分鐘後，該研磨墊表面覆蓋一層深褐色之殘渣，加入清洗研磨墊組成物約10ml，經由清洗步驟後，再全面檢查該研磨墊上該有色殘渣之移除率，而該銅晶圓再進行5次每次5分鐘之拋光研磨，最後再測量銅的研磨去除率，以及該清洗研磨墊組成物之清洗效率紀錄於表二。

根據表二結果可知，該對照例1、2之銅研磨去除率大於對照例3、4，故對照例1、2具有較佳銅研磨去除率，且該對照例1、2中有色殘渣之殘留均較對照例3、4之殘留量少，故對照例1、2具有較佳清潔力，使該研磨墊上之污染物沾附量大為降低甚至沒有污染物之殘留，延長了研磨墊之使用壽命。

本發明之技術內容及技術特點巳揭示如上，然而熟悉本項技術之人士仍可能基於本發明之揭示而作各種不背離本案發明精神之替換及修飾。因此，本發明之保護範圍應不限於實施例所揭示者，而應包括各種不背離本發明之替換及修飾，並為以下之申請專利範圍所涵蓋。

Claims

一種用以清洗研磨墊上所殘留的化學機械研磨生成污染物之組成物，至少包含有：至少一種有機酸或其鹽類，而該組成物之pH值約為0.5~5。
如請求項1所述用以清洗研磨墊上所殘留的化學機械研磨生成污染物之組成物，其中該有機酸可以為檸檬酸(citric acid)、乳酸(lactic acid)、丙二酸(malonic acid)、酒石酸(tartaric acid)、草酸(oxalic acid)、蘋果酸(malic aicd)、馬來酸(maleic aicd)、甲磺酸(methanesulfonic acid)、苯磺酸(benzenesulfonic acid)、十二烷基苯磺酸(dodecylbenzenesulfonic acid)、二乙烯三胺五乙酸(diethylenetriaminepentaacetic acid)、乙二胺四乙酸(ethylenediaminetetraacetic acid)、三甘胺酸(Nitrilotriacetic acid)、磷酸(phosphonic acid)、氨基三甲基磷酸(amino tri methylene phosphonic acid)、1-羥基亞乙基1,1-二磷酸(hydroxyethylidene 1,1-diphosphonic acid)、乙二氨四甲基膦酸(ethylene diamine tetra methylene phosphonic acid)、己二胺四甲基膦酸(hexamethylene diamine tetra methylene phosphonic acid)、氨基三亞甲基膦酸(diethylene triamine penta methylene phosphonic acid)、膦酸丁烷-三羧酸(phosphonobutane tricarboxylic acid)、過硫酸銨(ammonium persulfate)。
如請求項1所述用以清洗研磨墊上所殘留的化學機械研磨生成污染物之組成物，其中該有機酸佔組成物總重之0.01至10%。
如請求項1所述用以清洗研磨墊上所殘留的化學機械研磨生成污染物之組成物，其中該有機酸佔組成物總重之0.1至5%。
如請求項1所述用以清洗研磨墊上所殘留的化學機械研磨生成污染物之組成物，其中該有機酸鹽類可以為鈉鹽、鉀鹽或胺鹽。
如請求項1所述用以清洗研磨墊上所殘留的化學機械研磨生成污染物之組成物，其中該有機酸鹽類佔組成物總重之0.1至10%。
如請求項1所述用以清洗研磨墊上所殘留的化學機械研磨生成污染物之組成物，其中該有機酸鹽類佔組成物總重之0.5至5%。